Phương pháp bảo toàn electron

Phương pháp bảo toàn electron Đặc điểm và lưu ý: 1) Sử dụng cho các bài toán có phản ứng oxi hóa - khử, đặc biệt là các bài toán có nhiều chất oxi hóa, nhiều chất khử. 2)Trong một phản ứng hoặc một hệ phản ứng, cần quan tâm đến trạng thái oxi hóa ban đầu và cuối của một nguyên tử mà không cần quan tâm đến các quá trình biến đổi trung gian. 3)Để phương pháp này thể hiện được uy lực mạnh nhất của nó thì các bạn nên phối hợp dzí các phương pháp bảo toàn khác (tăng giảm KL,bảo toàn KL, điện tích, nguyên tố ,...) Nội dung: TRONG PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ HOẶC HỆ PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ THÌ TA LUÔN CÓ TỔNG SỐ MOL ELECTRON CHO BẰNG TỔNG SỐ MOL ELECTRON NHẬN Ví dụ đơn giản nà: Cho 17,6g Fe,Cu vào kim loại trong hh ta có: Fe - 3e = x 3x Cu - 2e = y 2y Và + 1e = 0,3 0,3 Ta có: Tổng e cho =

Phương pháp bảo toàn

electron

 Nội dung phương pháp

 Phạm vi áp dụng

 Ưu điểm và phương pháp giải

 Các dạng bài toán và bài tập minh họa

Tổng số mol electron các chất khử cho phải bằng tổng số mol electron các

e(cho) e(nh n)

• Khắc sâu bản chất nhường e và thu e của các quá trình hóa học.

• Cho phép giải nhanh chóng nhiều bài toán trong đó có nhiều chất OXH

và chất khử (đặc biệt là những bài toán có rất nhiều ptpư, việc viết các ptpư và cân bằng rất mất thời gian, thậm chí nhiều bài toán không thể viết được ptpư do chưa biết phản ứng có hoàn toàn hay không)

:

III Ưu điểm và phương pháp giải (tt):

2 Phương pháp giải:

• Mấu chốt quan trọng nhất là chỉ cần biết trạng thái đầu và trạng thái cuối

cùng của các chất phản ứng và sản phẩm (không cần quan tâm tới ptpư cũng

như các sản phẩm trung gian.

• Để xác định chính xác TTđầu và TTcuối nên lập sơ đồ hình tam giác (Chú ý tới các đỉnh của tam giác).

• Xác định chính xác các chất khử (cho e) và các chất OXH (nhận e) từ đầu quá

trình đến cuối quá trình sau đó dựa vào dữ kiện bài toán tìm và rồi áp dụng ĐLBTe.

n

e cho

IV Các dạng bài toán và bài tập minh họa:

Ví dụ 1: Cho khí CO nóng qua ống sứ đựng m(g) Fe2O3 một thời gian được 6,72g h2 X Hòa tan hoàn toàn X vào dung dịch HNO3

dư thấy tạo thành 0,448 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là:

A 5,56 B 6,64 C 7,2 D 8,8

CO(p ) CO (t o th nh)

0,02 0,06

,nC

+4 +2

2

CO   2e CO+

+3 3 2 m(g) Fe O

6,72

+3 +2

2

Fe + NO +H O +5

3 +HNO

Ví dụ 2: Trộn 0,54 bột Al với h2 bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí một thời gian, được h2 rắn X Hòa tan X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thì thể tích NO2 (sản phẩm khử duy nhất) thu đươc ở đktc là:

A 0,672 lít B 0, 896 lít C 1,12 lít D 1,344lít

3 0,02 0,06

NO

0,06 0,06

(0,54g) Al

3 2 3 2 (Fe O , CuO)  

X +5

3 + HNO

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 11,2g Fe vào dung dịch HNO3, được dung dịch

2 0,15

0,45

0,15 (5 n)0,15

Dạng 2: 1 chất khử + 2 chất OXH:

e(1 kh cho) e(2 ch t OXH nh n)

 ö  Ê Ë

8 32

0,025 0,075

+HNO

+ 3e

Ví dụ 2: (TS ĐHQG – HN – 2000)

Để m (g) phoi bào Fe ngoài không khí, sau một thời gian được 12g chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Hòa tan hết X trong dung dịch H2SO4 đ, nóng được 2,24 lít SO2 (đktc) Giá trị của m là:

A 9,52 B 9,62 C 9,42 D 9,72

Bài giải

8 32

Fe + S O + H O (12g) X

+2e

+6

2 4 +H S O

Ví dụ 3: Cho 11,2g Fe tác dụng với O2 được m(g) h2 X gồm 2 oxit Hòa tan hết X vào dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 896ml NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Giá trị của m là:

2 m -11,2

m -11,2

8 32

0,04 0,12

+3 +2

2

Fe + NO + H O +5

3 (mg) + HNO +3e X

-3e

Ví dụ 4: Hòa tan m(g) Al vào lượng dư dung dịch hỗn hợp NaOH và NaNO3 thấy xuất hiện 6,72 lít (đktc) h 2 khí NH 3 và H 2 với số mol bằng nhau Giá trị của m là:

(H O) 0,3 0,15

S OXH : Al 3e Al

m1,5 m 13,5 ( p n D)

Dạng 3: 2 chất khử + 1 chất OXH:

e(2ch t kh cho) e(1ch t OXH nh n)

Ví dụ 1: (TSĐH – Khối A – 2007)

Hòa tan hoàn toàn 12g h2 Fe, Cu (tỉ lệ mol 1: 1) bằng axit HNO3, thu được

V lít (đktc) h2 X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa 2 muối và axit

dư) Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19 Giá trị của V là:

( p n B)

§

§¸ ¸

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 7: 3 Lấy m

(g) X cho phản ứng hoàn toàn với dd chứa 0,7 mol HNO3; Sau phản ứng còn lại 0,75m g chất rắn và có 0,25 mol khí Y gồm NO và NO2 .Giá trị của m là:

Ví dụ 3: Cho h2 chứa 0,15 mol Cu và 0,15 mol Fe pư vừa đủ với dung dịch HNO3 được 0,2 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Tổng khối lượng các muối trong dung dịch sau pản ứng là:

Ví dụ 4: Hòa tan 5,6g h2 Fe, Cu vào dung dịch HNO3 1M, sau khi phản

ứng xảy ra hoàn toàn được 3,92g chất rắn không tan và khí NO là sản

phẩm khử duy nhất Biết rằng trong h2 ban đầu Cu chiếm 60% về khối

lượng Thể tích dung dịch HNO3 đã dùng là:

A 0,07lít B 0,08lít C 0,12lít D 0,16lít

Bài giải

Ta có

Do Fe dư nên chỉ tạo Fe2+:

Chú ý: Khi bài toán hỏi về HNO3 hoặc muối nên sử dụng bán pư (*) không

N + 3e  N

Ví dụ 5: Cho 1,78g h2 HCHO và CH3CHO phản ứng hoàn toàn với lượng

dư Cu(OH)2 trong NaOH nóng, thu được 11,52g kết tủa Khối lượng

HCHO trong h2 là:

Bài giảiGọi a, b lần lượt là số mol của HCHO và CH3CHO: 30a + 44b = 1,78 (1);

Dạng 4: 2 chất OXH + 2 chất khử:

e (2 ch t kh cho) e (2 ch t OXH nh n)

 Ê ö  Ê Ë

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 14,8g h2 (Fe, Cu) vào lượng dư dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu được 10,08 lít NO2 và 2,24(l) SO2 (đktc) Khối lượng của Fe trong h2 ban đầu là:

Bài giảiGọi a, b lần lượt là số mol của Fe, Cu: 56a + 64b = 14,8 (1)

Ví dụ 2: Cho h2 X chứa 0,05 mol Fe và 0,03 mol Al tác dụng với 100ml

dung dịch Y gồm AgNO3 và Cu (NO3)2 có cùng nồng độ mol Sau phản ứng được chất rắn Z gồm 3 kim loại Cho Z tác dụng với axit HCl dư được

0,035 mol khí Nồng độ mol của mỗi muối trong Y là:

LBTe 0,015 0,03

M

x

e nh n 2

Dạng 5: Cùng lượng các chất khử tác dụng với 2 chất OXH khác nhau:

Ví dụ 1: Chia 10g h2 X (Mg, Al, Zn) thành 2 phần bằng nhau Phần 1 đốt hoàn toàn trong O2 dư được 21g h2 oxit Phần 2 hòa tan trong HNO3 (đ,

nóng dư) được V lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất) Giá vị của V là:

Ví dụ 2: Chia h2 X (Mg, Al, Zn) làm 2 phần bằng nhau Phần 1 tác dụng với HCl dư được 0,15 mol H2; Phần 2 cho tan hết trong HNO3 dư được V lít NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) Giá trị của V là:

Dạng 6: ĐLBTe áp dụng trong điện phân:

Chú ý: Để áp dụng tốt ĐLBTe trong điện phân cần:

1 Nắm vững thứ tự điện phân ở (A) và (K)

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch chứa 0,2 mol FeSO4 và 0,06 mol HCl với I = 1,34A trong 2 giờ (điện cực trở, màng ngăn) Bỏ qua sự hòa tan của Clo trong nước, coi Hđp = 100% Khối lượng KL thoát ra ở (K) và V khí (đktc) thoát ra ở (A) là:

2 0,02 0,04 0,02

Ví dụ 2: Dung dịch X chứa HCl, CuSO4, Fe2(SO4)3 Lấy 400ml X đem điện phân với điện cực trơ, I = 7,72A đến khi ở (K) được 0,08mol Cu thì dừng lại Khi đó ở (A) có 0,1 mol 1 chất khí bay ra Thời gian điện phân và nồng